KR100673846B1 - 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정상동작 및 제조 수율의 향상이 가능하도록 와셔스프링을 가지는 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰 케이스와, 케이스 내부에 수납되는 진동판, 스페이서, 배극판, 제 1 및 제 2 베이스링을 포함하는 내부 수납물과, 상기 진동판 또는 상기 배극판 중 적어도 어느 하나로부터 전기신호를 제공받는 인쇄회로기판과, 상기 내부 수납물들간, 상기 내부 수납물, 케이스 및 인쇄회로기판간에 탄성력을 제공하기 위한 와셔스프링을 구비한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 와셔스프링을 가지는 콘덴서마이크로폰은 제조공정상에서 오차가 발생해도 와셔스프링에 의해 정상동작이 가능하고, 고른 품질을 유지할 수 있으며, 불량률의 저하시켜 제조 수율을 크게 향상시키는 것이 가능하게 한다.

또한, 본 발명에 따른 와셔스프링을 가지는 콘덴서마이크로폰은 와셔스프링의 적용이 가장 용이하고, 효과적인 부분을 제시하고, 그에 따른 효과와 작용을 제시하여, 효율적이고 합리적인 콘덴서마이크로폰의 선택과 제조방법의 적용이 가능해진다.

Description

와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰{Electret Microphone Include Washer Spring}

도 1은 본 발명에 제 1 실시예에 따른 백타입 일렉트릿 콘덴서마이크로폰을 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 백타입 일렉트릿 콘덴서마이크로폰의 조립된 단면을 나타낸 단면도.

도 3은 도 1 및 도 2의 와셔스프링의 형태를 나타낸 도면.

도 4는 도 3의 와셔스프링의 다양한 예를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 ECM의 단면을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 ECM의 단면을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포일타입 ECM의 또다른 예를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명에 따른 제 5 실시예에 따른 ECM의 단면을 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 31, 51, 61, 71 : 케이스

2, 22, 23, 24, 25, 32, 52, 62, 72 : 와셔스프링

3, 33, 53, 63, 73 : 진동판

5, 35, 55, 65, 75 : 스페이서

6, 36, 56, 66, 76 : 배극판

8, 38, 58, 68, 78 : 제 1 베이스링

9, 39, 59, 69, 79 : 제 2 베이스링

10, 40, 60, 70, 80 : 인쇄회로기판

11, 41, 54, 64, 74 : 음공

12, 42, 57, 67, 77 : 회로소자

본 발명은 콘데서마이크로폰에 관한 것으로 특히, 정상동작 및 제조 수율의 향상이 가능한 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

최근, 주변에서 흔하게 접할 수 있는 멀티미디어 기기들, 예를 들어 MP3(Moving Picture Experts Group Layer 3), 캠코더(Camcoder), 모바일(Mobile)과 같은 기기들에서는 주변에서 발생하는 소리를 녹음할 수 있는 기능이 보편적으로 제공되고 있다. 특히, 소형화, 고성능화 추세에 있는 멀티미디어 기기들에서 이와같은 녹음기능이 제역할을 할 수 있는 큰 이유 중의 하나가 소형화되어 멀티미디어 기기의 내부에 실장되는 마이크로폰(Microphone)이다.

이러한 마이크로폰은 크게 자석을 이용하는 다이나믹마이크로폰(Electrodynamic Microphone), 콘덴서(또는 커패시터, Condensor or Capacitor)의 원리를 이용하는 콘덴서마이크로폰(Condenser Microphone)이 대표적이다. 다이다믹마이크로폰의 경우, 유도 기전력을 이용하는 것으로, 마이크로폰의 내부에 일정한 자계(또는 자기장)을 형성할 수 있는 자석을 수납한다. 그리고, 진동판과 연결되고, 자기장 내부에서 유동하는 코일을 구비한다. 이 다이나믹마이크로폰은 진동에 의해 코일이 자기장 내부에서 흔들릴 때 발생하는 유도기전력을 측정하여 이를 전기신호로 바꾸는 원리이다. 이 다이나믹마이크로폰의 경우 기계적으로 견고한 특성을 가지고 있어 열악한 환경에서 사용하기에 유리하지만, 마이크로폰의 내부에 자석이 수납되어야 하기때문에 소형화에 어렵고, 콘덴서마이크로폰에 비해 감도특성이 나쁘고, 반응속도가 느린단점이 있다.

반면에 콘덴서마이크로폰의 경우, 다이나믹마이크로폰에 비해 기계적 견고함은 떨어지지만, 소형화가 비교적 용이하고, 감도특성 및 반승속도가 뛰어난 장점이 있다. 이러한 콘덴서마이크로폰은 지향특성에 따라 무지향성 콘덴서마이크로폰과 지향성 콘덴서마이크로폰으로 구분되고, 지향성 특성에 따라 또 다시 양지향성 단일지향성 콘덴서마이크로폰으로 구분된다.

이러한, 콘덴서마이크로폰은 진동판과 배극판에 의해 전계가 형성되고, 형성된 전계가 진동판의 떨림에 따라 변화하는 양을 전기적 신호로 변환하는 원리를 이용한다. 이를 위해, 콘덴서마이크로폰은 진동판과 배극판 중 어느 하나에 전원이 공급되어 전계를 형성시켜야만 한다. 이때문에, 배극판에 전원을 공급하는 방법이 사용되다가 최근에는 전하가 축적되는 일렉트릿(Electret)에 의해 별도의 전원이 필요없는 콘덴서마이크로폰이 개발되었다.

이 일렉트릿을 사용한 콘덴서마이크로폰을 일렉트릿 콘덴서마이크로폰(Electret Condenser Microphon : 이하 "ECM"이라 함)이라 하며, 일렉트릿과 진동판의 위치에 따라 프론트타입(Front Type), 백타입(Back Type)으로 구분된다. 프론트타입과 백타입은 일렉트릿을 가지는 유전체판과 진동판의 위치가 상이해지는 것일뿐 동작원리는 동일하다.

이와같은 ECM은 일렉트릿의 채택으로 인해 더욱 소형화되는 추세에 있으며, 이를 위한 많은 기술들이 개발되고 있다. 이 ECM은 진동판, 유전체판, 스페이서링, 절연 및 도전베이스링 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : 이하 "PCB"라 함)이 일면이 막혀있는 원통형 케이스에 순차적으로 적층되는 형태로 이용된다. 원통형 케이스의 막혀있는 부분에는 음공이 형성되고, 이 음공을 통해 음성에 의해 발생되는 진동이 전해진다. 원통형 케이스의 내부에 진동판, 스페이서링, 베이스링이 수납되면, 원통형 케이스 잔여부분을 구부려서 밀봉하거나, PCB의 크기를 크게하여 케이스와 결합하는 형태로 ECM을 제작한다. 이때, PCB의 외부로 노출되는 부분에는 SMD(Surface Mount Devices) 공법을 적용하기 위한 솔더볼(Solder Ball)이 부착되거나, 모기판과의 연결을 위한 단자가 형성된다. 솔더볼 또는 단자가 형성된 ECM은 SMD 공정 또는 솔더링 공정등에 의해 모기판에 부착된다.

한편, ECM은 제조단가와 생산성을 고려하여, 비교적 정밀도가 낮은 부품들을 사용한다. 이로인해, ECM의 내부에 수납되는 진동판, 스페이서, 베이스링, 배극판 및 PCB의 사이에는 제조공정으로 인한 공차(또는 오차)가 존재한다. 이러한, 오차는 내부 수납물간의 접촉불량, 압력으로 인한 변형등의 문제를 야기하며, 수율이 매우 저조하게 만드는 원인을 제공한다.

이를 보다 상세히 설명하면, ECM을 제조하기 위한 종래의 제조방법은 일면이 막혀있는 원통형 케이스의 내부에 진동판, 스페이서, 베이스링, 배극판과 같은 내부 수납물을 적층 또는 압입하고 원통형 케이스의 끝단과 PCB의 일면 가장자리 또는 PCB의 측면을 용접하는 방식을 이용하여 제작된다. 또는 PCB도 원통형 케이스의 내부에 수납하고 원통형 케이스 끝단을 커링(Curling)하여 PCB와 내부의 수납물을 가압하는 형식이다.

우선, PCB와 케이스를 용접 또는 접착하는 경우, 내부의 수납물이 표준 크기에 비해 작게 제작되는 경우, 미세한 틈 또는 간격을 형성하게 되고 이로인해, 별도의 접착공정 없이 수납되는 수납물들간의 접촉불량을 야기하여 제조 수율을 저하시킨다. 반면에, 표준 크기에 비해 크게 제작되는 경우, 원통형 케이스의 개구부로 돌출되어 PCB의 접착공정이 어려워지거나, PCB를 접착하는 경우에도 PCB의 구부러짐, 수납물의 변형을 야기하여 제조 수율을 저하시킨다. 이는 커링 공정을 이용하는 경우에도 유사한 악영향을 주어, 불량율을 상승시키고 결국 ECM 제조비용의 상승을 초래하는 문제점이 있다.

아울러, ECM은 진동판과 배극판의 간격이 고정되어 적정하게 유지되어야 정상적인 동작이 가능하며, 우수한 성능, 원하는 성능을 기대할 수 있게 된다. 그러나, 종래의 PCB의 경우, 제조 공정상의 오차로 인해 상술한 문제점들이 발생하고 이러한 문제점은 진동판과 배극판에도 적용되어, 진동판의 구부러짐, 진동판과 배극판의 이격거리 증가 등의 문제를 야기한다. 이러한 구부러짐, 이격거리의 증가 또는 감소는 ECM의 감도저하, 동작불량을 발생시키고 곧 제조 수율의 하락으로 이어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 정상동작 및 제조 수율의 향상이 가능한 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 와셔스프링의 삽입 위치를 명확히 제시하고, 삽입 위치에 따른 효과와 작용을 구분하여, 가장 효율적인 형태의 콘덴서마이크로폰을 이용하도록 하는 것이다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 와셔스프링의 추가로 인한 부품수의 증가를 발생하지 않는 방법을 제시하여, 와셔스프링의 사용으로 인한 제조비용의 상승을 야기하지 않는 제조방법과 콘덴서 마이크로폰의 구조를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 현재의 제조공정을 고려하여, 구비되는 와셔스프링의 두께를 합리적으로 한정하고, 변형범위를 제한하여, 현재의 제조방법에 즉시 적용할 수 있도록 하는 것이다.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 목적은 와셔스프링의 사용에 따른 효과가 케이스의 봉합방법에 구애되지 않음을 명확히 하여, 본 발명의 기술사상이 범용적으로 적용 가능함을 증명하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰 케이스와, 케이스 내부에 수납되는 진동판, 스페이서, 배극판, 제 1 및 제 2 베이스링을 포함하는 내부 수납물과, 상기 진동판 또는 상기 배극판 중 적어도 어느 하나로부터 전기신호를 제공받는 인쇄회로기판과, 상기 내부 수납물들간, 상기 내부 수납물, 케이스 및 인쇄회로기판간에 탄성력을 제공하기 위한 와셔스프링을 구비한다.

상기 와셔스프링은 상기 케이스와 상기 진동판 사이에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 진동판은 진동막과, 상기 진동막을 고정 및 지지하고, 상기 진동막에 도전경로를 제공하기 위한 폴라링을 구비하며, 상기 와셔스프링은 상기 폴라링과 일체형일 수 있다.

그리고, 상기 진동판은 상기 와셔스프링 및 상기 케이스를 경유하여 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.

아울러, 상기 와셔스프링은 상기 배극판과 상기 제 2 베이스링 사이에 삽입될 수 있으며, 상기 배극판은 상기 와셔스프링 및 상기 제 2 베이스링에 의해 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 와셔스프링은 벨빌형, 접시형, 원뿔형, 파도형, 스프링 핀형일 수 있다.

상기 와셔스프링은 두께는 0.2mm 내지 0.05mm 범위를 가지며, 바람직하게는 0.15mm 내지 0.1mm의 범위내에서 결정것이 바람직하고, 상기 와셔스프링의 탄성력 작용방향 변형 범위는 0.09mm 내지 0.01mm내에서 결정되는 것이 좋다.

상기 인쇄회로기판은 상기 케이스 내부에 수납되고, 상기 케이스는 커링(Curling)방식에 의해 봉합되거나, 상기 인쇄회로기판과 용접 또는 접착되어 봉합될 수 있다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 특징 및 효과들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통해 명백히 드러나게 될 것이다. 이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 제 1 실시예에 따른 조립된 백타입 일렉트릿 콘덴서마이크로폰을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 백타입 일렉트릿 콘덴서마이크로폰의 조립된 단면을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 ECM은 케이스(1), 와셔스프링(2), 진동판(3), 스페이서(5), 배극판(6), 제 1 베이스링(8), 제 2 베이스링(9) 및 인쇄회로기판(10)을 구비한다.

케이스(1)는 내부에 와셔스프링(2), 진동판(3), 스페이서(5), 배극판(6), 제 1 베이스링(8), 제 2 베이스링(9)을 수납하며, 외부로부터의 충격으로부터 내부의 구성물을 보호한다. 또한, 케이스(1)는 외부로부터 유입되는 음향잡음의 차폐와 전자파 노이즈를 차폐하여, 음향의 전기적 신호변환이 원활이 진행될 수 있도록 한다. 또한, 케이스(1)는 진동판(3)과 인쇄회로기판(10)을 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 케이스(1)는 원통형의 형태로 제작되며, 일면은 음향이 유입되는 음공(또는 음향유입 홀, 11)을 제외하고 막혀있는 구조이며, 타면은 개방된 형태(개구 부)로 제공된다. 케이스(1)에는 음공이 형성된 내측면에, 와셔스프링(2), 진동판(3), 스페이서(5), 배극판(6), 제 1 및 제 2 베이스링(8, 9)가 순차적으로 적층되된다. 또한, 케이스(1)의 개구부는 인쇄회로기판(10)의 측면, 측면 가장자리와 접착, 용접등에 의해 결합되어 봉합된다. 또는 케이스(1)의 내부에 인쇄회로기판(10)을 수납하고, 케이스(1) 개구부의 종단을 커링하여 봉합된다. 이러한 케이스(1)는 노이즈의 차폐를 위해 알루미늄, 동과 같은 전도성이 좋은 금속을 이용하여 제작되며, 전기 전도도의 향상 및 부식 방지를 위해 금 또는 니켈을 도금한 형태로 사용될 수 있다.

와셔스프링(2)은 ECM의 제작시 발생하는 공차에 의한 스페이서(5), 진동판(3), 배극판(6), 제 1 및 제 2 베이스링(8, 9)의 유동을 방지하고, 케이스(1)와 함께 진동판(3)과 인쇄회로기판(10)을 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 와셔스프링(2)은 케이스(1)와 진동판(3)의 사이에 삽입된다. 이를 통해 와셔스프링(2)은 제조시 공차에 의해 발생되는 진동판(3) 특히, 폴라링(3a), 제 1 베이스링(8) 및 케이스(1) 사이의 불필요 공간을 제거함과 아울러, 가압하여, 부품들간의 밀착을 유도한다. 또한, 와셔스프링(2)은 협소한 공간에 적층되는 부품들의 조립시 또는 밀봉시 발생하는 공정 압력 또는 결합 압력의 조절을 가능하게 하여, 케이스(1)의 커링작업, PCB(10)의 조립작업에서 발생하는 진동판(3)의 변형과 같은 부품 손상을 최소화하게 된다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.

진동판(Diaphragm, 3)은 케이스(1)의 음공(11)을 통해 전달되는 음향의 음압 에 의해 진동하여, 전기장의 변화를 발생시킨다. 또한, 진동판(3)은 음향신호를 전기적 신호로 변환하기 위한 전기장 발생을 위한 전극의 역할을 수행한다. 이를 위해, 진동판(3)은 진동막(3b)와 폴라링(3a)를 구비한다. 진동막(3b)은 음압에 의한 진동에 의해 전기장을 변화시킨다. 이를 위해 진동막(3b)은 수 마이크로미터 두께의 PET(Polyethylene Terephthalate)와 같은 필름에 도전특성을 위한 니켈(Ni) 또는 금(Au)을 스퍼터링하여 제작한다. 폴라링(3a)은 진동막(3b)와 케이스(1) 내면 사이의 간격을 분리 및 유지하기 위해 사용되며, 일면에는 진동막(3b)이, 타면에는 와셔스프링(2)이 접촉된다. 또한, 이 폴라링(3a)은 케이스(1)및 와셔스프링(2)을 경유하여 인쇄회로기판(10)과 진동막(3b)을 전기적으로 연결한다. 이 폴라링(3a)은 동과 같은 금속과, 이들의 합금을 이용하여, 도넛, 고리(Ring) 형태로 제작된다.

스페이서(5)는 진동판(3)과 배극판(6)의 사이에 위치하여, 진동판(3)과 배극판(6)이 일정한 거리를 두고 평행하게 배치되도록 하는 역할을 한다. 또한, 이 스페이서(5)는 진동판(3)과 배극판(6)이 전기적으로 절연되도록 하며, 이를 위해 아크릴 수지와 같은 절연특성이 좋은 물질을 이용하여 도넛, 링과 같은 형태로제작된다.

배극판(또는 유전체판, Back Electret : BE, 6)은 진동판(3)과 함께 정전기장을 형성하여, 음향신호에 의한 음압을 전기적 신호로 변환한다. 이를 위해, 배극판(6)은 일렉트릿 고분자 필름(6a)와 금속판(또는 배극, 6b)로 구성된다. 일렉트릿 고분자 필름(6a)는 반영구적으로 전하가 충전되며, 이 충전 전하에 의해 정전 기장을 형성한다. 이를 위해, 배극판(6)은 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), PFA(Perfluoroalkoxy), FEP(Fluoroethylenepropylene)와 같은 고분자 필름을 도전성 배극(6b)에 가압열융착후 전하주입기를 통해 전하를 주입하여 제작한다. 이때, 배극(6b)은 동, 청동, 황동, 인청동과 같은 금속을 이용한다.

제 1 베이스링(또는 절연베이스링, 8)은 배극판(6)과 케이스(1) 사이에 위치하여 배극판(6)과 케이스(1)를 전기적으로 절연하는 역할을 한다. 이 제 1 베이스링(8)은 원통형 또는 내부에 공간이 형성된 다각형 기둥으로 제작되며, 원통 또는 기둥 측면은 케이스(1)와 접촉하고, 내부 공간에는 제 2 베이스링(9)을 수납한다. 또한, 제 1 베이스링(8)의 바닥면 또는 상부면 중 어느 한면은 스페이서(5)를 지지함과 아울러, 케이스(1), 스페이서(5) 및 와셔스프링(2)에 의해 내부의 다른 구성물을 견고히 고정하는 역할을 한다.

제 2 베이스링(또는 도전베이스링, 9)은 배극판(6)과 인쇄회로기판(10)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 이 제 2 베이스링(9)의 외경은 제 1 베이스링(8)의 내경에 준하는 크기로 제작되어, 외부의 충격으로 인해 제 2 베이스링(9)이 진동하지 않도록 제작된다. 또한, 이 제 2 베이스링(9)도 링형태의 원통 또는 다각형 기둥으로 제작되며, 바닥면은 배극판(6)과 상부면은 인쇄회로기판(10)과 접촉된다.

인쇄회로기판(Printed Circuit Board : 이하 "PCB"라 함, 10)은 전기장의 변화로 발생된 전기신호를 증폭 및 필터링하여 외부에 전달하기 위한 회로와 단자들이 형성된다. 이를 위해, PCB(10)는 전기장의 변화를 증폭하기 위해 전계효과트랜 지스터(Field Effect Transistor : 이하 "FET"라 함)와 같은 증폭소자와, 노이즈를 필터링하기 위해 하나 이상의 캐패시터를 가지는 엠엘씨씨(Multilayer Ceramic Capacitor : 이하 "MLCC"라 함)와 같은 필터회로를 구비한다. 이 인쇄회로기판(10)의 한쪽면에는 증폭소자와, 필터회로 및 이들을 연결하기 위한 회로패턴이 형성되고, 타면에는 외부장치 또는 기판과의 연결을 위한 단자, 솔더볼(Solder Ball)이 형성된다. 또한, 이 PCB(10)는 제 2 베이스링(9) 및 케이스(1)에 의해 진동판(3) 및 배극판(6)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 증폭소자로 FET를 이용하는 경우, FET의 게이트(Gate)단자는 제 2 베이스링(9)에 의해 배극판(6)과 연결되고, 소스(Source)단자는 케이스(1)에 의해 진동판(3)과 연결되며, 드레인(Drain)단자는 MLCC와 연결된다.

도 3은 도 1 및 도 2의 와셔스프링의 형태와 작용을 나타내기 위한 도면으로 와셔스프링의 형태를 나타낸 도면이다.

도 3은 기본적인 형태의 C-와셔스프링(2)을 나타낸 것이다. 도 3과 같이 와셔스프링(2)은 통상적으로 많이 사용하는, 일정한 두께를 가지는 금속판을 양끝단에서 만나지 않도록 어긋나게 하여 링 형태로 제작한 것이다. 또한, C-와셔스프링(2)외에도 스프링 핀형(Spring-Pin)도 포함된다. 여기서, 도 3에서는 한쪽의 끝단만 구부러진 형태를 예시적으로 나타내었지만, 양끝단이 서로 다른 방향으로 구부러진 형태의 와셔스프링(2)을 사용하는 것도 가능하다. 도 3에서 화살표 A가 나타내는 방향은 외부에서 가해지는 압력이 작용하는 방향이고, 화살표 B가 나타내는 방향은 외부의 압력에 대해 와셔스프링(2)이 가하는 힘의 방향이다. 즉, 와셔스프 링(2)의 하부(도 3에서 아랫쪽 방향)에 케이스(1)가 위치하고, 상부(도 3에서 윗쪽방향)에서 폴라링(3a) 및 스페이서(5)가 가압하는 경우, A 방향으로 와셔스프링(2)이 압력에 작용한다. 이에 대해, 와셔스프링(2)은 A방향으로 압축되면서, B방향으로 반발력을 발생하게 된다. 즉, 와셔스프링(2)의 외경(d3)나 두께(d1)의 변화없이, 변형높이(d2)의 크기만 감소하게 된다. 따라서, 케이스(1) 내부에 제 1 베이스링(8), 스페이서(5), 진동판(3)을 수납하고 밀봉할 경우, 제조 공정으로 인한 불필요공간이 발생해도 와셔스프링(2)에 의해 내부 수납물 특히, 케이스(1), 스페이서(5)와 진동판(3)이 밀착하게 된다. 또한, 필요공간이 협소해지는 경우에도, 와셔스프링(2)이 탄성에 의해 수축하여, 스페이서(5), 제 1 베이스링(8), 진동판(3)을 수납할 수 있는 공간이 형성된다. 이와같이, 와셔스프링(2)에 의한 완충 및 가압효과를 얻기 위해서는 폴라링(3a)의 두께를 조금 감소시키거나, 오차범위 내에서 와셔스프링(2)의 변형높이(d2)만큼 케이스(1)의 길이를 조금 길게하는 방법을 적용하는 것으로 충분하다.

현재 시행 가능한 제조공정을 고려하면, 와셔스프링(2)의 두께는 0.5mm에서 0.05mm의 범위내에서 결정되는 것이 바람직하다. 우선 와셔스프링(2)의 두께가 너무 얇은 경우, 현재의 재질로는 탄성이 작아지기 때문에 원하는 가압 및 완충 효과를 얻기 어려워지며, 원하는 가압 및 완충 효과를 얻기 위해서는 제조 단가가 크게 상승하기 때문이다. 또한, 현재 생산되는 직경 4mm, 6mm, 8mm의 ECM의 두께 즉, 원통의 높이가 약 1.5mm, 2.87mm, 3.5mm인 점과 내부의 구성물이 얇은 동 합금, 수지 계통의 재료 와셔스프링(2)의 두께는 0.5mm 이내로 결정되어야만 한다. 더욱 이, ECM 제조시에 발생하는 공차가 대략 0.2mm 내의 범위인 점을 감안하면, 와셔스프링(2)의 두께는 0.15mm 내지 0.1mm 범위내에서 결정된느 것이 바람직하다. 아울러, 이때의 와셔스프링(2) 변형높이의 범위는 공차를 고려하여 0.08mm 내지 0.01mm의 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

도 4는 도 3의 와셔스프링의 다양한 예를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 도 4a는 내경과 외경 사이가 오목한 형태의 링형 와셔스프링(22)을 나타낸 도면이다. 즉, 와셔스프링을 자른 단면의 모양이 "V" 자 형태를 경우의 예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 4b는 물결형 와셔스프링(Wave Washer, 23)을 나타낸 것으로 하나 이상의 부분을 굴곡지게 형성하여 물경형태로 형성한 와셔스프링(23)이다. 그리고, 도 4c는 판형 와셔스프링의 외경부분에서 비스듬히 신장된 신장부를 가지는 벨빌 와셔스프링(Belleville Washer, 24)를 나타낸 도면이다. 또한, 도 4d는 도 4a와 달리 와셔스프링(25) 자체가 "V"자 형태로 구부러진 형태의 와셔스프링(25)을 나타낸 도면이다. 이외에도, 원뿔형와셔스프링과, 와셔스프링에 톱니 모양의 날개가 형성된 이붙이 와셔스프링도 본 발명의 실시예에 적용이 가능하다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 ECM의 단면을 나타낸 도면으로, 제 1 실시예와 달리 와셔스프링(32)이 제 2 베이스링(39)와 배극판(36)의 사이에 삽입되는 것을 제외하고 제 1 실시예와 구성 및 작용이 동일하므로, 제 2 실시예에서 제 1 실시예와 동일한 구성 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이 제 2 실시예에서의 와셔스프링(32)은 제 2 베이스링(39)를 경유하여, PCB(40)과 배극판(36)을 전기적으로 연결한다. 또한, 와셔스프링(32)은 배극판(36)과 제 2 베이스링(39) 사이에 삽입되어, 완충 또는 가압하는 역할을 하게 된다. 이를 통해, 제 2 베이스링(39)과 인쇄회로기판(40)의 접촉이 보다 확실히 이루어질 수 있도록 한다. 아울러, 배극판(36) 하부에서 가압 또는 완충함으로 인해, 배극판(36), 스페이서(35), 진동판(33) 및 케이스(31)의 접촉이 보다 견고해지도록 하거나, 이들에게 가해지는 압력을 분산시켜 배극판(36), 스페이서(35), 진동판(33) 및 케이스(31)의 파손을 방지하게 된다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 ECM의 단면을 나타낸 도면으로, 진동판에 일렉트릿을 구비하는 포일타입(Foil Type) ECM을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 포일타입 ECM은 케이스(51), 와셔스프링(52), 일렉트릿 진동판(53), 스페이서(55), 배극판(56), 제 1 베이스링(58), 제 2 베이스링(59) 및 인쇄회로기판(60)을 구비한다.

이 제 3 실시예를 설명함에 있어서, 제 1 실시예 또는 제 2 실시예와 동일한 구성에 대한 동작 및 특성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

배극판(56)은 일렉트릿 진동판(53)과 함께 정전기장을 형성하고, 음압을 전기적인 신호로 변환하여 PCB(60)에 제공한다. 이 배극판(56)은 와셔스프링(52) 및 제 2 베이스링(59)에 의해 PCB(60)와 전기적으로 연결된다. 또한, 배극판(56)과 제 2 베이스링(59)의 사이에 삽입된 와셔스프링(52)에 의해 진동판(53) 방향으로 압력을 받게 되고, 그로인해 진동판(53)과 안정적으로 일정한 거리를 유지할 수 있게 된다.

제 2 베이스링(59)은 와셔스프링(52)을 사이에두고 PCB(60)과 배극판(56)을 전기적으로 연결한다. 또한, 이 제 2 베이스링(59)은 PCB(60)와 함께 와셔스프링(52), 배극판(56), 일렉트릿 진동판(53)을 지지하여, 케이스(51) 내부의 수납물들이 보다 견고하게 접촉되거나, 고정되도록 한다.

일렉트릿 진동판(53)은 배극판(56)과 함께 정전기장을 형성하고, 폴라링(53a)과 일렉트릿 진동막(53b)으로 구분된다. 이 일렉트릿 진동판(53)은 상술한 바와 같이, 음압에 의해 진동하여 음향신호를 전기적인 신호로 변환한다. 이 일렉트릿 진동판(53)은 백타입 ECM과 달리, 진동판(53)이 정전기장을 형성하는 일렉트릿의 역할도 하게된다. 즉, 일렉트릿 진동판(53)의 진동막(53b)의 재료로서 진동특성은 조금 나쁘지만, 전하를 충전하여 유지할 수 있는 고분자 필름을 이용하여 제작된다. 이 일렉트릿 진동판(53)은 스페이서(55)를 사이에 두고 배극판(56)과 마주보게 된다. 배극판(56)과 마주보는 일렉트릿 진동판(53)의 면에는 전하가 충전되어, 전기신호의 발생을 위한 정전기장을 형성하게 된다.

도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포일타입 ECM의 또다른 예를 나타낸 도면이다.

제 4 실시예는 제 3 실시예와 와셔스프링(63)의 삽입위치가 달라지는 것을 제외하고 구조, 동작 및 작용이 거의 동일하다. 또한, 와셔스프링(63)에 의한 작용은 전술한 제 1 실시예와 거의 흡사하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

즉, 도 7에 나타낸 포일타입 ECM은 진동판(63)의 폴라링(63a)과 케이스(61)의 사이에 삽입된 와셔스프링(62)를 구비한다. 이를통해, 제 1 및 제 2 베이스 (68, 69) 및 케이스(61)와 함께, 배극판(66), 스페이서(65), 진동판(63)을 보다 견고히 밀착시키게 되고, 이들에게 가해지는 필요이상의 압력을 완충하여 보호한다. 또한, 와셔스프링(62)에 의해 밀착되어, 진동판(63)과 배극판(66)은 공정에 따른 오차가 발생해도, 일정한 간격을 유지할 수 있게 된다.

한편, 제 1 내지 제 4 실시예에를 통해 예측이 가능하겠지만, 본 발명의 와셔링은 진동판과 케이스의 사이, 제 2 베이스링과 배극판의 사이에 동시에 적용할 수 있다. 즉 하나의 ECM 내부에 두개의 폴라링을 구비할 수도 있다. 하지만, 이 경우, ECM의 두께를 두껍게 함과 아울러, 부품 수의 증가에 따른 제조 비용, 소요 시간의 증가를 초래할 수 있으므로, 바람직하지 않은 방법이다. 그리고, 제 2 또는 제 1 베이스링과 PCB의 사이에 삽입하는 방법도 고려할 수는 있지만, 이경우, PCB의 국소적인 변형 및 파손을 야기할 우려가 있으므로, 실제로 제 1 내지 제 4 실시예를 통해 설명한 부분이 가장 적합하다고 할 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 제 5 실시예를 나타낸 것으로 제 1 및 제 4 실시예에서 폴라링을 대체하여 와셔스프링으로 이를 대신한 경우를 나타낸 도면이다.

이 제 5 실시예를 설명함에 있어서도, 제 1 내지 제 4 실시예와 다른 구성의 동작 및 특성만 설명하고, 흡사한 구성 및 효과에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 ECM은 케이스(71), 와셔스프링(72), 진동판(73), 스페이서(75), 배극판(76), 제 1 베이스링(78), 제 2 베이스링(79) 및 PCB(80)를 구비한다.

와셔스프링(72)은 진동막(75)을 지지 및 고정함과 아울러, 진동막(75)과 PCB(80)를 전기적으로 연결한다. 또한, 와셔스프링(72)은 진동막(73), 스페이서(75), 배극판(76)에 필요이상으로 가해지는 압력을 완충 및 분산하여, 진동막(73), 스페이서(75), 배극판(76), 제 1 베이스링(78) 및 제 2 베이스링(79)이 과도한 압력에 의해 파손 또는 변형되는 것을 방지한다. 아울러, 와셔스ㅍ링(72)은 부족한 압력을 보충하여, 내부 수납물들이 보다 견고히 밀착되어 정상적인 동작을 수행하도록 한다.

진동막(72)은 음압에 의해 진동을 발생하여 전기신호를 발생하여, 발생된 전기신호를 와셔스프링(72), 케이스(71)을 경유하여 PCB(80)에 제공한다. 이를 위해, 이 진동막은(72)은 진동특성이 양호한 얇은 고분자 필름으로 제작된다. 또한, 포일타입 ECM의 경우 이 진동막(72)이 일렉트릿의 역할을 겸하게 된다.

배극판(76)은 제 2 베이스링(79)에 의해 PCB(80)와 연결되고, 진동막(72)과 함께 전기신호를 생성하여 PCB(80)에 제공한다. 이 배극판(76)은 백타입 ECM의 경우, 정전기장의 발생을 위한 일렉트릿 고분자 필름을 더 구비한다.

기타의 구성은 제 1 내지 제 4 실시예를 통해 설명하였으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 제 5 실시예에서는 진동판에 구비되는 폴라링을 생략하고 이를 와셔스프링으로 대체하였다. 이를 통해 제 5 실시예는 제 1 내지 제 4 실시예보다 부품의 수를 줄이면서 거의 동일한 효과를 기대할 수 있는 장점이 있다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예를 통해 제공되는 ECM들은 제조시에 발생하는 필연적인 공차로 인한 오동작, 품질저하, 불량 발생을 감소시키는 것이 가능하다.

우선, 공정의 오차로 인해 부품들간의 간격이 필요이상으로 벌어지는 경우, 전기적 접촉 불량 또는 진동판과 배극판의 간격 변화등이 발생하여 불량품이 발생하거나, 감도특성이 매우 저하될 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 필요이상으로 벌어진 간격을 와셔스프링을 통해 밀착시킴으로써 전기적인 접촉불량으로 인산 불량 발생을 방지함과 아울러, 진동판과 배극판의 이격거리 증가를 방지할 수 있어, 거의 대부분의 ECM 생산품에 거의 동등한 감도특성을 유지하도록 할 수 있다.

또한, 부품들간의 간격이 매우 조밀하게 만들어지는 경우, 와셔스프링이 탄성에 의해 변형되어, 부품들이 유지해야 할 간격을 마련해주기 때문에 공차의 조절 실패로 인한 불량품 발생이 현저하게 감된다.

그리고, 와셔스프링의 높이를 고려하여 제조 오차를 충분히 감안할 수 있으므로, 정밀 가공등의 수고를 줄일 수 있으며, 이는 곧 제조비의 저감으로 이어지는 효과를 제공한다.

아울러, 제 1 내지 제 5 실시예를 설명하기 위한 도면은 커링 곶어에 의해 내부 수납물의 봉입이 종료되는 경우의 예를 나타내었다. 하지만, 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예는 인쇄회로기판을 케이스와 용접 또는 접착하여 ECM을 봉합하는 웰딩방식(Wlding Type)의 ECM에도 동등하게 적용가능하다. 이러한 웰딩 방식에서의 와셔스프링 적용예는 케이스와 PCB의 접착 방법을 제외하면 동일하며, 당업자라면 자명하게 알고 있는 사실이기에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 와셔스프링을 가지는 콘덴서마이크로폰은 제조공정상에서 오차가 발생해도 와셔스프링에 의해 정상동작이 가능하고, 고른 품질을 유지할수 있으며, 불량률의 저하시켜 제조 수율을 크게 향상시키는 것이 가능하게한다.

또한, 본 발명에 따른 와셔스프링을 가지는 콘덴서마이크로폰은 와셔스프링의 적용이 가장 용이하고, 효과적인 부분을 제시하고, 그에 따른 효과와 작용을 제시하여, 효율적이고 합리적인 콘덴서마이크로폰의 선택과 제조방법의 적용이 가능해진다.

그리고, 본 발명에 따른 와셔스프링을 가지는 콘덴서마이크로폰은 와셔스프링의 채택으로 인한 부품수의 증가를 방지할 수 있는 방법과 구조를 제공함으로써, 와셔스프링 채택으로 인한 공정비용이 상승되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

아울러, 본 발명에 따른 와셔스프링을 가지는 콘덴서마이크로폰은 현실적으로 적용가능한 범위 내에서 와셔스프링의 두께와 변형범위를 한정하며, 효과가 극명하게 나타날 수 있는 범위를 제공하여, 실제 제조공정에 손쉽게 적용하는 것이 가능해진다.

마지막으로, 본 발명에 따른 와셔스프링을 가지는 콘덴서마이크로폰은 와셔스프링의 적용이 봉합형태와 같은 부가적인 사항에 구애받지 않고 범용적으로 적용 가능함을 제시함과 아울러, 다양한 형태의 콘덴서마이크로폰에서의 적용예를 제공하는 것이다.

Claims (12)

1. 케이스;

   상기 케이스 내부에 수납되며 진동을 통해 전기신호를 발생하는 진동판; 상기 진동판과 대향하는 배극판; 상기 진동판과 상기 배극판 사이에 놓여져 상기 진동판과 상기 배극판 사이에 일정한 간격을 유지시키는 스페이서; 상기 전기신호를 인쇄회로기판에 전달하는 제 2 베이스링; 및 상기 제 2 베이스링과 상기 케이스 사이를 전기적으로 절연시키는 제 1 베이스링;을 포함하는 내부 수납물들;

   상기 제 2 베이스링으로부터 전기신호를 전달받아 이를 증폭하고 외부에 전달하기 위한 회로를 포함하는 인쇄회로기판; 그리고

   상기 내부 수납물들 각각의 상호접촉부분들 사이, 상기 내부 수납물들과 상기 케이스의 상호접촉부분 사이, 상기 내부 수납물들과 상기 인쇄회로기판의 상호접촉부분 사이 중 적어도 어느 하나의 위치에 탄성력으로 지지되는 와셔스프링;을 구비하는 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 와셔스프링은 상기 케이스와 상기 진동판 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 진동판은

   진동막과;

   상기 진동막을 고정 및 지지하고, 상기 진동막에 도전경로를 제공하기 위한 폴라링을 구비하는 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 와셔스프링은 상기 폴라링과 일체형인 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
5. 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 진동판은 상기 와셔스프링 및 상기 케이스를 경유하여 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 와셔스프링은

   상기 배극판과 상기 제 2 베이스링 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 배극판은 상기 와셔스프링 및 상기 제 2 베이스링에 의해 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 와셔스프링은

   벨빌형, 접시형, 원뿔형, 파도형, 스프링 핀형인 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 와셔스프링은 두께는

   0.2mm 내지 0.05mm 범위를 가지며, 바람직하게는 0.15mm 내지 0.1mm의 범위내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 와셔스프링의 탄성력 작용방향 변형 범위는 0.09mm 내지 0.01mm인 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 인쇄회로기판은 상기 케이스 내부에 수납되고,

    상기 케이스는 커링(Curling)되는 것을 특징으로 하는 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 케이스는 상기 인쇄회로기판과 용접 또는 접착되어 봉합되는 것을 특징 으로 와셔스프링을 가지는 일렉트릿 마이크로폰.

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